«برای ما مثل سفر به ماه است»؛ چرا پژوهشگران در آتشفشان‌های ایسلند حفاری می‌کنند؟

از سال ۲۰۲۶، یک گروه پژوهشی حفاری اولین چاه از دو گمانه را آغاز خواهد کرد تا یک رصدخانه ماگمایی زیرزمینی منحصر به فرد را حدود ۲.۱ کیلومتری زیر زمین ایجاد کند. یان لاول، استاد اتش‌فشان شناسی در دانشگاه لودویگز-ماکسلیان مونیخ و رئیس کمیته علمی تحقیقات ماگما می‌گوید: «برای ما، این کار مثل سفر به کره ماه است و می‌تواند تحولات زیادی را در پی داشته باشد.» فعالیت آتشفشانی معمولا با ابزار‌هایی مانند لرزه‌سنج تشخیص داده می‌شود. پروفسور لاول توضیح می‌دهد که برخلاف گدازه‌های روی سطحی، ما چیز زیادی درباره ماگمای زیرزمین نمی‌دانیم.

کد خبر: ۸۲۶۴۹۰

تاریخ: ۲۸ مهر ۱۴۰۳ - ۱۷:۵۵

من در یکی از نقاط آتشفشان جهان در شمال شرقی ایسلند، نزدیک آتشفشان کرافلا هستم.

در فاصله کوتاهی از اینجا می‌توانم لبه دریاچه دهانه آتشفشان را در سمت جنوب بینیم که از آن بخار بر می‌خیزد و حباب‌های حوضچه‌های مواد مذاب را مشاهده کنم.

کرافلا در ۱۰۰۰ سال گذشته حدود ۳۰ بار فوران کرده است و جدیدترین مورد آن اواسط دهه ۱۹۸۰ بوده است.

بیون پور گوذموندسون مرا به سوی تپه‌ای پوشیده از علف می‌برد. او یکی از اعضای یک گروه بین‌المللی پژوهشی است که قصد دارد پوسته زمین در این محل را برای رسیدن به ماگما (مواد مذاب) زیر آن حفاری کند.

او می‌گوید: «ما در نقطه‌ای ایستاده‌ایم که قرار است آن را حفاری کنیم.»

هدف از بستر آزمون ماگما درک چگونگی رفتار ماگما یا سنگ مذاب در زیر زمین است.

چنین درکی می‌تواند به کارشناسان کمک کند تا خطر فوران‌ آتشفشانی را پیش‌بینی کنند و با بهره‌گیری از منبع بسیار داغ و بالقوه نامحدود نیروی آتشفشانی مرزهای جدیدی را در زمینه استفاده از انرژی گرمایی زمین شناسایی کنند.

از سال ۲۰۲۶، این گروه پژوهشی حفاری اولین چاه از دو گمانه را آغاز خواهد کرد تا یک رصدخانه ماگمایی زیرزمینی منحصر به فرد را حدود ۲.۱ کیلومتری زیر زمین ایجاد کند.

یان لاول، استاد اتش‌فشان شناسی در دانشگاه لودویگز-ماکسلیان مونیخ و رئیس کمیته علمی تحقیقات ماگما می‌گوید: «برای ما، این کار مثل سفر به کره ماه است و می‌تواند تحولات زیادی را در پی داشته باشد.»

فعالیت آتشفشانی معمولا با ابزارهایی مانند لرزه‌سنج تشخیص داده می‌شود. پروفسور لاول توضیح می‌دهد که برخلاف گدازه‌های روی سطحی، ما چیز زیادی درباره ماگمای زیرزمین نمی‌دانیم.

او می افزاید: «ما می خواهیم ماگما را به عنوان وسیله‌ای به کار گیریم تا بتوانیم واقعاً به نبض زمین گوش دهیم.»

برای این منظور، فشارسنج‌ها و دماسنج‌ها در داخل سنگ مذاب قرار خواهند گرفت.

او می‌گوید: «گرما و فشار دو پارامتر کلیدی هستند که باید بررسی کنیم تا بتوانیم پیشاپیش بگوییم که ماگما چگونه رفتار خواهد کرد.»

حدود ۸۰۰ میلیون نفر در سراسر جهان در فاصله ۱۰۰ کیلومتری آتشفشان‌های فعال خطرناک زندگی می‌کنند. این پژوهشگران امیدوارند کار آنها بتواند به نجات جان انسان و صرفه جویی در پول کمک کند.

ایسلند دارای ۳۳ سیستم آتشفشان فعال است و بر روی شکافی قرار دارد که جداکننده صفحات تکتونیکی اوراسیا و آمریکای شمالی است.

اخیرا، وقوع هشت فوران در شبه جزیره ریکانس به زیرساخت‌های محلی آسیب رسانده و زندگی در جامعه گرینداویک را مختل کرده است.

آقای گوذموندسون همچنین ایابیالایوکول را هم یادآور می‌شود که در سال ۲۰۱۰ با ایجاد یک ابر خاکستر بر فراز منطقه‌ای وسیع باعث لغو بیش از ۱۰۰۰۰۰ پرواز شد که هزینه آن۳.۹۵ میلیارد دلار برآورد شده و خساراتی را هم برجای گذاشت.

او می‌گوید: «اگر می‌توانستیم آن فوران را بهتر پیش‌بینی کنیم، می‌توانستیم پول زیادی را صرفه‌جویی کنیم.»

گمانه دوم این گروه یک بستر آزمون برای نسل جدیدی از نیروگاه‌های زمین گرمایی ایجاد خواهد کرد که از دمای شدید ماگما برای تولید برق استفاده می‌کنند.

ماگما بسیار پرانرژی و یک منبع عظیم گرمایی است که می‌تواند در سیستم‌های گرمایشی به کار رود و از این انرژی برای تولید نیرو استفاده کند.

حدود ۶۵ درصد برق و ۸۵ درصد گرمایش خانگی ایسلند از منبع زمین گرمایی تامین می‌شود. در این سیستم، از سیالات داغ اعماق زمین به‌عنوان منبع گرما برای به حرکت درآوردن توربین‌های تولید برق استفاده می‌شود.

در دره پایینی، نیروگاه کرافلا نیاز حدود ۳۰۰۰۰ خانه به آب گرم و برق را تامین می‌کند.

بیارنی پالسون، با لبخندی جسورانه می‌گوید: «برنامه این است که کمی در داخل خود ماگما حفاری و احتمالا آن را کمی سوراخ کنیم.»

آقای پالسون، مدیر اجرایی طرح توسعه زمین گرمایی در تامین ملی برق – لاندزویرکون - می‌گوید: «منبع گرمایش زمین درست بالای بدنه ماگما قرار دارد و ما معتقدیم که دمای آن حدود ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد است.»

یافتن ماگما در زیر زمین بسیار سخت است، اما در سال ۲۰۰۹ مهندسان ایسلندی تصادفا به یک کشف مهم دست یافتند.

آنها قصد داشتند یک گمانه به عمق ۴.۵ کیلومتر حفاری و مایعات بسیار داغ را استخراج کنند، اما مته به طور ناگهانی متوقف شد زیرا در عمق نسبتا کم به طور شگفت‌آوری به ماگما رسیده بود.

آقای پالسون می‌گوید: «ما ابدا انتظار نداشتیم که تنها در عمق ۲/۱ کیلومتری به ماگما برخورد کنیم.»

یافتن ماگما نادر است و فقط در ایسلند، کنیا و هاوایی گزارش شده است.

از محل حفاری، بخار فوق‌العاده گرم با دمای ۴۵۲ درجه سانتی‌گراد بیرون آمد، در حالی که دمای خود محفظه تقریبا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد بود.

ویدیوی این لحظه خروج دود و بخار را نشان می دهد. گرمای شدید و ریزش مواد مذاب در نهایت چاه گمانه را خراب کرد.

آقای پالسون می‌گوید: «این چاه حدود ۱۰ برابر بیشتر از میانگین چاه‌های موجود در این مکان [انرژی] تولید کرد.»

او خاطرنشان می‌کند که تنها دو حلقه از این چاه‌ها می توانند انرژی مشابه ۲۲ چاه نیروگاهی معمولی را تولید کنند «و این یک تحول عمیق است.»

با افزایش سریع تقاضا برای انرژی پاک بدون تولید کربن، بیش از ۶۰۰ نیروگاه زمین گرمایی در جهان فعالیت دارند و برای صدها نیروگاه دیگر نیز برنامه‌ریزی شده است.

عمق این چاه ها معمولا ۲/۵ کیلومتر است و قادر به استفاده از دما تا زیر ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد هستند.

شرکت‌های خصوصی و گروه‌های تحقیقاتی در چندین کشور در حال کار روی فناوری زمین گرمایی پیشرفته‌تر در عمق بیشتر هستند که به آن سنگ فوق‌گرم می‌گویند که در عمق ۵ تا ۱۵ کیلومتری زمین بوده و حرارت آن از ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد فراتر می‌رود.

روزالیند آرچر، رئیس دانشگاه گریفیث و مدیر سابق مؤسسه زمین گرمایی در نیوزیلند، می‌گوید که ذخایر گرمایش در عمیق بیشتر و با دمای بالاتر راه حل آرمانی است.

او توضیح می‌دهد که چگالی بالاتر انرژی در این فناوری بسیار امیدوارکننده است، زیرا هر گمانه می‌تواند پنج تا ده برابر بیشتر از چاه‌های زمین گرمایشی معمولی انرژی تولید کند.

او می‌گوید: «فعالیت‌هایی در نیوزلند، ژاپن و مکزیک در جریان است، اما طرح ایسلند نزدیک‌ترین طرح به مرحله حفاری است هرچند شروع کارها آسان و لزوما ارزان نیست.»

حفاری در چنین شرایط دشواری از نظر فنی چالش برانگیز خواهد بود و به تجهیزات و مواد خاصی نیاز دارد.

پروفسور لاول مطمئن است که این حفاری امکانپذیر است. او می‌گوید دماهای بالا در موتورهای جت، متالورژی و صنعت هسته‌ای نیز تولید می‌شود.

سیگرون نانا کارسدوتیر، استاد رشته مهندسی صنایع و مکانیک در دانشگاه ایسلند می‌گوید: «ما باید مواد جدید و آلیاژهای مقاوم‌تر در برابر حرارت را کشف کنیم.»

در یک آزمایشگاه، گروه پژوهشگران تحت نظر او در حال آزمایش مواد مقاوم در برابر گرما، فشار و گازهای خورنده هستند.

او توضیح می‌دهد که بدنه چاه‌های زمین گرمایشی معمولا با فولاد کربنی ساخته می‌شود، اما وقتی دما از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد فراتر می‌رود، این سازه‌ها به سرعت استحکام خود را از دست می‌دهند.

او می‌گوید: «تحقیقات ما روی آلیاژهای نیکل با عیار بالا و همچنین آلیاژهای تیتانیوم متمرکز است.»

حفاری در ماگمای آتشفشانی بالقوه خطرناک به نظر می‌رسد، اما آقای گوذموندسون اینطور فکر نمی‌کند.

او تاکید می‌کند: «ما باور نداریم که قرار دادن یک سوزن در یک محفظه بزرگ ماگمایی، باعث انفجار خواهد شد.»

او می‌افزاید: «حفاری به درون ماگما در سال ۲۰۰۹ روی داد اگرچه آنها بدون قصد قبلی و به طور اتفاقی این کار را انجام دادند. و ما معتقدیم که عملیات ایمن است.»

پروفسور آرچر می گوید: «هنگام حفاری در زمین، خطرات دیگری مانند خروج گازهای سمی و ایجاد زلزله را نیز باید در نظر گرفت. اما شرایط زمین‌شناسی در ایسلند وقوع چنین حوادثی را نا محتمل می‌کند.»

تکمیل این طرح سال‌ها طول خواهد کشید، اما نتیجه آن فناوری بسیار پیشرفته پیش‌بینی فوران آتشفشانی و نیروی عظیم آتشفشان است.

پروفسور آرچر می گوید: «من فکر می‌کنم تمام جهان فناوری زمین گرمایی در ایسلند را زیر نظر دارند و این طرح به طور بالقوه می‌تواند تحولی عظیم را در پی داشته باشد.»

منبع: بی بی سی